发电机定子接地保护动作分析及防范措施

发电机定子接地保护动作分析及防范措施结合公司三起发电机定子接地保护信号报警、动作跳闸大事,重点介绍大事处理状况，大事发生缘由及分析和推断机组和电网安全运行。一、前言100MW是水内冷机组，考虑中性点四周定子绕组可能漏水引起绝缘损坏，要求装设保护区为100%、行。1、发电机定子接地电流允许值发电机额定电压〔KV〕发电机额定容量〔MW〕接地电流允许值(A)6.3≤50410.550～100313.8～15.75125～2002〔2.5〕18～203001二、大事简述1、20238291329#2光字牌，13312、202303010156#1动作，汽机联跳，炉MFT3、20231250317#1机G二次设备无明显特别，核对发电机各一、二次电压也未觉察特别。三、大事处理状况1照发电机一、二次设备马上投入查找。继电保护人员核对、校验保护装置定值正常，同时检封母、PT、CT、避雷器及其附属设备外观进展了检查，没有觉察明显特别。为尽快找出设备下检测方法：利用励磁调整器〔SWTA，上海华通开关厂〕工频柜，缓慢对发电机手动升压至5KV(发电机出口额定电压为20kV，)分别测量发电机电压互感器(20/0.1kV)二次电压，在发电机低电压工况下，查找设备故障点。发电机各组PT1：发电机出口侧PT开口二次电压：L622--B600=9V；发电机中性变压器二次电压：S601--B601=10V。1：发电机各组PT发电机PT1YH2YH3YH中性点PTA〔V〕14.311.211.2/B〔V〕14.314.314.3/C〔V〕14.31818/开口〔V〕0.19/10用途发电机匝间保发电机保护及励磁专用定子接地〔三护专用测量次谐波〕注：A、B、C单相电压均为对相应绕组N600进展复查，在检查发电机PT觉察A相三组PT〔在一个柜内〕时，PTA3YHPT1YH、2YH10℃左右。高压电气设备升来判别高压电气设备的内部故障，故初步认为发电机A相3YH〔励磁专用〕存在绝缘损坏故障。将故障PT5kV,测量其余各组PT20kV，于1537#222组及录波器的报告，并马上派人检查发电机本体、发电机机端、中性点、封母四周设备，测量发电机对地绝缘为0，最终觉察在发电机机端出线处，励端定子冷却水回水信号管法兰面A。觉察故障点后，电气专业马上组织人员对绝缘受损部位进展处理，并联系汽机专业对次漏水影响。待运行做好安全措施后，翻开发电机出线盒盖板，用干抹布去除积水，并用酒精清理A伤部位。处理完毕后，摇测对地绝缘值由处理前的零升至20GΩ，绝缘合格后，恢复发电机出线盒盖板、撤除安全措施。发电机转热备后，利用励磁调整器C柜〔型号：GEC-1，北京吉思电气5kVPT一次设备无特别后，将发电机电压升至20kV，再次确认机组各参数正确无误，各组PT开口3Uo3#1GA、B3ω”信号报警灯均亮〔定子接地三次谐波保护出口方式投信号。检修人员随后对一二次设备进展发电机机端、中性点等设备的巡察，加强对发电机电压特别是零序电压的监视。继电保护人员随后对全部运行机组的发电机机端零序电压〔含三次谐波、中性点开口2。通过比较得出，#1S6013VB6010.1V2：发电机机端、中性点零序电压机组机端零序基波电压〔V〕机端零序三次谐波电压〔V〕中性点开口三次谐波电压〔V〕负荷〔MW〕#10.541.920.12260#20.291.773.05220#30.351.843.12210#40.291.893.15220随后，用高压验电笔测量出中性点接地变压器(变压器变比为20/0.23KV)引出线有电，700V3V#1离措施，发出《#1机发电机中性点接地变压器及回路检查》电二种票。电气检查人员对接经隔板固定的接头处有生锈松动现象〔见故障点3，紧固连接螺栓后，将接地变压器投入运行，测量中性点开口三次谐波电压(S601B6013VA、B子接地三次谐波报警信号已消逝。四、大事分析事件1：发电机机端A相经过渡电阻Rf发生接地故障：A 小GORfGO大CB图1：发电机机端侧经过渡电阻接地〔1〕当Rf=∞，没有发生接O〔见图3U00；当Rf=0A相发生金属性接地故障时A3U0=αEA=EAEA为发电机A，α为故障点距中性点的距离〔全绕组为100%〕百分数，由于机端金属性接地故障点，故α=1。0<RfGAORfG；RfG3U0=1/3(UA+UB+UC)=1/3(AG+BG+CG)。公司发电机定子接地保护零序电压取自机端三相电压互感器的开口三角形绕组〔可参考表2数据。发电机，可能超过定子接地保护的动作电压。发电机定子接地基波零序电压保护定值为15V(发电机母线接地时PT100V)APT〔如受潮、受热〕A相不完全非金属性接地(故障点1)时，3U到达0发电机定子接地基波动作定值，保护延时跳闸解列发电机。PT1YH为发电机匝间保护专用PTPT～～故障点2发电机出口封母到主变高厂变故障点11YH2YH3U03YHN600N600N600QS中性点刀闸L622B600机端开口三角电压接地变压器并联电阻S601螺栓连接处B601压定子接地保护故障点3图2PT接线及定子接地保护接线图而是与发电机中性点直接连接〔见图2。本次发电机A相3YHPT相当于一次系统消灭了对地零序电压3U3U1YH0 0三角形绕组输出应仍为〔即发电机匝间保护不会启动，发电机各相电压对本绕组N6001YHA、B、CN6002：发电机定子接地保护接入的基波3U电压，取自机端PT开口三角绕组，基波保护范围0为由机端至机内85％左右的定子绕组单相接地故障，与三次谐波保护合用，组成发电机的100％定子接地保护。从本次发电机定子接地保护动作报告及发变组故障录波器事故报告显示，A相绝缘受潮损坏，支撑绝缘波浪板绝缘瞬时击穿至零序电压突增至26.13V。定子接地保护动作时，基3U达52.34V3U=15V。同时表0 0A相出线支撑绝缘波浪板绝缘降低对地放电击穿。因此这是一起典型的一次设备绝缘受损击穿引起保护动作事件。3：发电机气隙磁通密度的非正弦分布和铁芯饱和的影响波外，还含有三、五、七次等高次谐波，以E表示发电机每相绕组的三次3E3～Zn～Zn0.5Cg0.5CgCsS3UN3图3：简洁的发电机三次谐波等效图Fig.3:Simplegeneratortriplefrequencyequivalentchart谐波电动势。如图3所示，假定发电机每相绕组对地电容C分成相等的两局部，分别集中g等设备每相对地电容Cs发电机中性点绝缘时，发电机正常运行时机端与中性点三次谐波电压之比为：U/U=C/(C+2C)<1〔Z〕S3 N3 g g s n发电机经配电变压器高阻接地时，U/UZ/Z=d，Z

大小不同，则比值dS3 N3 S3 N3 n一样，但一般认为CCZ现场值是根本不变的，则U/Ug s n S3

的比值也就确定下来。不管发电机中性点是否接有消弧线圈，当距发电机中性点α处发生定子绕组单相接地时，中性点NSU=αEN3 3U=(1-α)ES3 34.中性点机端中性点机端U=f〔α〕U=f〔α〕S3N3E330.5 1.0α图4：UFig.4:U

N3U

随α的变化曲线图NdiagrSmofcurvesU动作量，U作为制动量，组成发电机定子接地100%保护，当发电机中性点四周S3 N3300MW机组发电机中性点经配电变压器接地，并网前〔发电机空载试验U/U的比值在0.6～0.75S3 N30.9左右〔厂家依据1.2倍牢靠系数进展整定调试U/U的比值也根本在0.6～0.75S3 N3因中性点接地变压器引出线松动，制动电压U为悬浮电位，制动量电压丧失〔发变组微机n3保护采集的数值很小，导致U/U的比值大大超过0.，最终造成发电机定子接地三次谐S3 N3波保护动作。五、防范措施11APT〔3YH〕进展倍频感应耐压等试验，觉察PT泄漏电流严峻超标。机组停运后，对其它几组PT也进展了相应的试验测试，觉察也有不PTPT0潮损坏。为消退设备隐患，保障主机安全稳定运行，结合机组检修将全局部级绝缘的PT更PTPT的巡检和定期工作，定期测量发电机PT的温度、湿度等。2、大事2AA后，要求设备治理人员不能生搬硬套规程规定，而应结合现场的实际，敏捷应用落实反措，从而最大程度保证主设备的安全运行准时觉察设备缺陷，杜绝事故隐患。33检定的三要素人员和运行人员综合素养，提高设备故障时的处理力量。六、结论及建议1保护动作、录波器报告进展分析，逐一对发电机相关设备进展排查，切不行慌乱。2、假设机组故障可准时消退，相应保持机组恒速，以便利机组并网，全面提高发电机安全运行水平。3G发电机各相电压波动状况，以利于快速、准确查找推断故障设备。4于未然。七、定值整定1电机系统产生的最大横向零序电压来整定，即Udz0=Krel*U0maxUdz0—零序电压式定子接地保护的动作电压；Krel—1.2～1.3；U0max—发电机正常运行时的最大横向零序电压。U0max发电机的三次谐波电势；机端三相TV各相间的变比及角误差〔TV一次绕组对三次绕组之间的比误差；发电机电压系统中三相对地绝缘不全都；主变压器高压侧发生接地故障时由变压器高压侧传递到发电机系统的零序电压。运行实践说明：最严峻时，在发电机系统产生的零序电压可达发电机额定电压的8～10TVTV8～10VUdz05～15V。2牢靠性和灵敏性。附：发电机变压器组接线示意图

220kV2G01G

1G01GDL第一套差动阻抗

T4-15P40其次套差动阻抗失灵A套母线差动保护B套母线差动保护测量表计电度表

T4-25P40T4-35P40T4-45P40T4-50.5T4-60.2

30VA1250/1A30VA1250/1A主变通风

T3-15P40T3-25P40T3-30.5

40V600-1200/1A5P20150-600/1A主变零序保护

T5-1 G T6-1300/5A主变零序保护其次套差动、厂变复合电压过流压过流录波

T7-10.5T7-25P40T7-35P20T7-45P20

其次套差动逆功率失磁失步40VA1500/5A 第一套逆功率失磁失步录波60VA15000/5A电度表及励磁调整器

15000/5AT2-15P20100VAT2-25P20100VAT2-35P20100